Caracterização de Complexos de Inclusão

O desenvolvimento de complexos de inclusão agrega importantes fatores para que haja a complexação entre fármaco (ligante) e ciclodextrina. Alguns requisitos mínimos são necessários, como a compatibilidade de tamanhos e geometria entre o ligante e a cavidade da ciclodextrina, a polaridade do fármaco a ser complexado e o caráter hidrofóbico da ciclodextrina (GUEDES et al., 2008).

Contudo, técnicas são empregadas na caracterização físico-química de substâncias no estado líquido e sólido, sendo estes também destinados a caracterização de complexos de inclusão e tornando possível a confirmação da formação e desempenho da complexação. Para tanto, com o objetivo de analisar o comportamento físico-químico dos complexos, os métodos se baseiam na análise da interação da matéria a partir de uma energia de interação ou avaliações observacionais, quando submetidas ao calor ou a ação de solventes (NEVES DE LIMA, 2012).

Os principais métodos de caracterizar de complexos de inclusão, são: Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-x (DR-X), métodos termoanalíticos como termogravimetria (TG/DTG) e calorimetria diferencial exploratória (DSC), estudos de dissolução em fármacos, ressonância magnética nuclear (RMN) e modelagem molecular (MM). Neste trabalho seis testes foram desenvolvidos, uma vez que pelo menos um grupo destes podem afirmar a formação de complexos de inclusão. Continuamente serão descritos os ensaios desenvolvidos no presente estudo.

3.3.1 Modelagem Molecular (MM)

Em ensaios de modelagem molecular é possível simular estruturas moleculares e dimensionar sua energia conformacional mínima, bem como o estado de excitação eletrônica através da execução de programas específicos (ARAÚJO et al., 2009; AALTONEN et al., 2008). Espectros vibracionais são preditivos afim de compreensão de estrutura intra e intermolecular, bem como a sua conformação e ligação intermolecular nos sólidos e soluções (AALTONEN et al., 2008).

De acordo com Rodrigues de Lima (2012), parâmetros termodinâmicos para a complexação de CD podem ser estimados, uma vez que a formação de complexos de inclusão de óleos em CDs envolve forças motrizes. Estas forças são caracterizadas por ligações de hidrogênio e de Van der Waals, envolvendo mudança de entalpia (∆H), entropia

(∆S) e energia livre (ΔG), para estas forças as variações devem tender aos menores valores em ∆S e ΔG. Enquanto, interações hidrofóbicas, comumente ocorrentes entre as cavidades das CDs e moléculas de água, exibem ∆S positivo, com pouca variação energética e elevada entalpia (VIKAS et al., 2018).

Brewster e Loftsson (2007) explicam que a partir dessas forças observam-se dimensões de compensação de entalpia-entropia sugerindo a liberação de moléculas de água, detentora de alta energia, situada na cavidade das CDs, diminuindo a tensão e tornando o microambiente da CD viável para a formação do complexo de inclusão.

3.3.2 Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)

Espectros de FTIR identificam moléculas e indicam o tipo de interação intramolecular entre o fármaco e a CD (VIKAS et al., 2018). Tornou-se amplamente utilizada na caracterização de sistemas sólidos por constituírem-se determinações rápidas e precisas.

Fármacos, ciclodextrinas e complexos de inclusão podem ser analisados em espectros de infravermelho nas faixas de 4000-700 cm-1 e os resultados são avaliados por comparação (SPRICIGO et al., 2008). Durante a complexação, os componentes da mistura tornam-se intimamente ligados em nível molecular ocasionando oscilações nos dipolos das moléculas. A partir deste evento são verificadas mudanças significativas na forma e na posição das faixas de absorbância, através do espectro vibracional dos diferentes grupos funcionais das moléculas de fármacos complexados ou livres (NEVES DE LIMA, 2012). De acordo com Menezes et al. (2012), variação na direção de bandas quanto ao número de onda indicaram formação de ligação de hidrogênio (H) entre o fármaco e a ciclodextrina.

3.3.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

Imagens por microscópio eletrônico de varredura têm sido utilizadas para estudar os aspectos de superfície dos materiais (LYRA et al., 2010). Vikas et al. (2018), afirma que o ensaio fornece informações detalhadas do estado de cristalização de um produto no estado sólido, sendo ele puro ou após a sua complexação. Desse modo, é possível proceder a uma avaliação visual e diferenciação nas formas e tamanhos das partículas.

O perfil de cristalinidade das amostras é notório quando se distingue as partículas dos fármacos das partículas de CDs, especialmente em casos de misturas físicas quando não há complexação. Enquanto a formação de um complexo de inclusão tende à redução do perfil cristalino das amostras, ou seja, é originado um novo perfil cristalino pela ligação íntima entre moléculas de fármacos e ciclodextrinas (PRALHAD; RAJENDRAKUMA, 2004). De

acordo com Lyra et al. (2010), o conhecimento detalhado da microestrutura dos materiais permite o entendimento e, até mesmo, prever propriedades e respostas químicas de amostras. 3.3.4 Difração raios-x (DR-X)

A técnica de DR-X realiza análises estruturais baseadas em a propagação de raios-X nas amostras (VIKAS et al. 2018). Cada substância fornece um perfil de difração característico e ele é constituído por um arranjo de reflexões cristalinas geradas a partir da incidência da radiação às cristas da amostra. A partir do padrão do difratograma e da área total sob as reflexões de difração, torna-se possível identificar o perfil de cristalinidade de uma amostra. Enquanto que a ausência de reflexões cristalinas definidas indica um perfil amorfo da amostra (PINHEIRO et al., 2017). Vikas et al. (2018) diz que mudança de intensidade e ângulo das reflexões indicam a formação de nova estrutura sólida, sugerindo a formação do complexo de inclusão.

Deste modo, é possível identificar um novo composto quanto ao seu perfil cristalino ou amorfo. Instituir-se ainda uma técnica cristalográfica amplamente utilizada por sua simplicidade e rapidez (NEVES DE LIMA, 2012). Portanto, esta técnica torna-se complementar e confirmatória à MEV.

3.3.5 Análise Termogravimetrica (TG/DTG)

Análises de TG/DTG são desenvolvidas com a finalidade de acompanhar propriedades físicas específicas das amostras, permitindo uma leitura quantitativa quanto a sua estabilidade em função do tempo e temperatura (VEIGA; DIAZ; AHSAN, 1998). De acordo com Costa et al. (2019), esta técnica permite o acompanhamento da desidratação, degradação e oxidação em determinadas temperaturas. Todavia, a derivatização na variação da massa (DTG) em relação ao tempo também pode ser determinada. Esta técnica, ainda proporciona informações quantitativas quanto ao grau de complexação e informações quanto a estabilidade dos complexos e de sua cristalinidade (NEVES DE LIMA, 2012).

3.3.6 Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC)

O comportamento térmico de substâncias como ponto de fusão e as variações de calor podem ser avaliadas por DSC (VIKAS et al., 2018). Este teste classifica-se entre os mais utilizados, por permitir a detecção quantitativa de todos os processos que requerem energia (FIGUEIRAS et al., 2007).

Durante a análise térmica do DSC, o termograma obtido exibe o comportamento endotérmico ou exotérmico do cristal da ciclodextrina e/ou fármaco, constituindo-se uma técnica farmacêutica analítica importante na caracterização de propriedades físicas e energéticas das amostras e complexos de inclusão (LYRA et al., 2010; FERREIRA et al., 2018). Lyra et al. (2010), cita que o desaparecimento de picos endotérmicos ou exotérmicos e variações relevantes na entalpia de fármaco e ciclodextrinas, demonstram formação de complexos de inclusão. O desaparecimento de pico de fusão ocasionado pelo aprisionamento da molécula à cavidade da ciclodextrina, ou perda de cristalinidade, ou ainda degradação térmica, conferem uma avaliação suplementar à testes espectroscópicos.